中国有色金属工业废水污染特征分析

郑晓明，张守伟

(1. 吉林大学，吉林 长春 130021； 2. 山东正元地球物理信息技术有限公司，山东 济南 250101)

中国有色金属工业废水污染特征分析

郑晓明1,2，张守伟2

(1. 吉林大学，吉林 长春 130021； 2. 山东正元地球物理信息技术有限公司，山东 济南 250101)

结合当前有色金属工业发展的实际情况，首先阐述了有色金属工业废水的排放来源和危害，紧接着重点分析了有色金属工业废水污染的特征，然后再分析了有色金属冶炼废水排放的特征，最后就如何处理有色金属工业废水提出了几点处理建议。

有色金属；工业废水；污染特征

重金属污染物的随意排放对土壤、农作物以及人体而言具有极大危害，会给社会经济的发展带来巨大损失，所以有关部门必须提高重视程度。为了给相关管理部门提供更加科学的决策依据，本文对有色金属工业废物污染的特征进行探究，这种探究是有必要的，也是非常具有实际价值的。

1 我国有色金属工业废水的排放来源和危害

有色金属工业在生产过程中，几乎每一道生产环节都会产生废水。结合实际的生产情况来看，有色金属工业废水产生主要源自矿山、冶炼以及加工等方面，这几项是产生废水最严重的环节[1]。如果将废水中污染物的成分视为划分标准，则又可以分为酸性废水、碱性废水、含氟废水、各种重金属废水等。有色金属工业生产过程中产生的重金属废水情况非常复杂， 该废水类型无法被生物降解，重金属会在生物体内聚集，若在实际的生产过程中不经处理直接排放，造成的影响可想而知。以重金属废水对人体的危害为例，如果人体内的锌元素超标，人体将会出现胃痉挛、呕吐、过敏等现象；如果铜元素超标，将会引起呕吐、抽搐等现象；如果汞元素超标，又将引起肺功能和肾脏功能的衰竭，甚至死亡。2013年的有色金属工业重金属排放数据显示，有色金属冶炼和压延加工工业、有色金属矿采选业排放的重金属污染物达到138 t，占到了当年全国工业生产重金属排放的32%。

2 我国有色金属工业废水的污染特征

2.1 废水污染呈现出的地理特征

我国的经济发展呈现出东、中、西不平衡的特征，这种经济发展不平衡的特征主要表现在产业结构上的区别。正是因为经济发展水平存在差异，因此生产水平和废水处理水平也表现出很大的差异，大体上由东向西逐渐下降，虽然近些年来中西部地区的经济发展水平有了很大的提升，但是这种梯度差异仍然表现得非常明显[2]。其中，有一点的特殊情况，有色金属工业生产中，水重复利用率、回用率和零排放率呈现出一种自西向东逐渐递减的趋势，而有色金属采选的用水率却和工业生产水平和废水处理水平表现出的趋势一致，自东向西逐渐递减。

此外，在有色金属冶炼的用水消耗系数、废水和COD排放系数方面，由于生产水平的差距，呈现出东部—中部—西部依次升高的趋势。通过对2015年的有色金属采选几项关键指标的观察，中西部地区多数都偏高，而东部地区相对较低。究其原因，在有色金属矿产选中的铜、锡等耗水量较大的几种金属主要集中在中西部地区。在运行处理费用方面，东部费用最高，紧随其后的是西部地区，最低的则是中部地区，并且中部地区的治理投资系数也要明显低于东西部地区。

2.2 废水污染呈现出的规模特征

纵观我国当前的有色金属工业废水排放的情况来看，由于大型企业的生产水平要明显高于中小型企业的生产水平，所以在废水处理的规模上也要明显大于中小型企业。这种情况的存在，非常明显地体现了一个关系类型：重复用水率、排放达标率等废水处理水平指标以及污染物排放强度和企业的规模呈现出正相关的关系[3]。我们必须考虑的是，虽然其废水的排放规模要远大于中小型有色金属企业，但是很多特大型有色金属企业凭借着技术上的优势能够很好地对废水污染进行治理，只是在治理成本上耗费的更大。

2.3 废水污染呈现出的企业所有制特征

在企业所有制方面，废水污染也呈现出很大的不同。根据经济类型进行划分，国有冶炼企业的综合治理水平最高，然后是股份制和集体制企业，最低的私营企业废水处理综合指数要远低于国有企业[4]。根据相互之间的隶属关系划分，级别越高，废水综合治理水平也越高；级别越低，废水综合治理水平也就越低。同时，采选企业也同样呈现出上述特点。

相关数据显示，在废水和主要污染物排放量方面，国有有色金属企业、中央直管的冶炼金属企业占据着主导地位，废水排放量占到总量的80%左右，其中以重金属、COD、悬浮物为代表的污染物又占到了重量的90%。在采选企业废水和污染物排放中，国有企业和股份制企业的“贡献”最突出，特别是股份制企业占到了28.6%。而中央直管企业和乡镇企业相比，虽然在废水的排放重量方面中央直管企业将近占了一半，但是二者在COD排放量上却没有多大区别，在悬浮物和重金属的排放量上，乡镇企业甚至还要高于中央直管企业，这显示出二者的污染物排放量和废水排放量在比例上的失调。所以，综合来看，有色金属的废水处理保持在相对较高的水平，但是乡镇企业，特别是乡镇采选企业在今后的生产过程中还需在处理废水方面多下功夫。

3 我国有色金属冶炼废水排放的特征

3.1 水重复利用率、回用率方面的特征

有色金属冶炼废水的重复利用率、回用率以及零排放率几项指标上，要比全国的平均水平高，但是和钢铁冶炼以及轧钢工业相比，在水的重复利用率、回用率以及零排放等指标上却明显更低。通过对其原因的分析发现，有色金属在冶炼的过程中，重金属的浓度非常高，在处理的时候情况较为复杂，需要依靠高技术工艺才能回用。

3.2 企业类型方面的特征

首先，从所有制方面来看，就私营企业和国营企业而言，在废水和COD排放系数上，二者要明显高于企业。其次，从隶属类型来看，就乡镇企业而言，废水排放系数比较高，综合治理水平较低，污染物的排放浓度较高，然而在绝对排放量方面虽然乡镇企业要低于中央直属企业，但是它的污染物排放强度要明显大于中央直属企业，并且废水的排放系数处在较高的水平。最后，从企业规模来看，小型企业和乡镇企业具有非常大的相似点，在绝对排放量方面远低于大型企业，但是在污染排放强度和废水排放系数方面要远高于大型企业。

3.3 地域分布方面的特征

西部地区的废水治理水平比较高，但是治理的回报率也相对较低，这是由西部地区的治理水平低导致的。东部地区的回用率较低，并且以北上广为代表的废水排放系数高，而在中西部地区有色金属行业较高的几个省份废水的排放发表率和处理率都在全国平均水平上下徘徊。特别是以湖南、广西、贵州、云南为代表的几个省份废水和COD排放系数要远高于全国平均水平，但是废水治理投资系数却远低于全国平均水平。

4 我国有色金属工业废水处理措施

4.1 中和沉淀法

中和沉淀法在矿山酸性废水处理中较为常见，该方法同样适用于处理废水中的重金属。中和沉淀法的主要机理是：将废水中的氢离子中和并将废水中的金属阳离子以氢氧化物的形式沉淀出来，从而中和酸性废水并去除重金属污染物。中和沉淀法技术需要应用到中和剂，中和剂的主要成分是石灰石，通过石灰石将金属阳离子转化为沉淀，经过过滤处理使得沉淀物分离。通常而言，中和沉淀法用于重金属离子的去除，如铜、铅、锌等[5]。中和沉淀法操作起来简单、方便，也不需要耗费太大的成本，控制pH也比较简单，但是该方法最大局限性在于容易对后续的脱水处理造成影响。

4.2 硫化物沉淀法

硫化物沉淀法主要是通过使用硫化剂，将废水中的重金属转化成不溶或难溶的硫化物沉淀，在此基础上再进行分离。硫化剂有很多，常用作硫化物沉淀法的有硫化钠、硫化氢、硫化钙等。硫化物沉淀法分离出来的沉淀物去除的难度很大，一般情况下需要使用气浮法使沉淀上浮，以此实现分离沉淀物并回收利用沉淀物的目的。硫化物沉淀法的优点在于需要占用的土地面积比较小，在处理重金属废水的pH方面以及去除沉淀物效果方面要相对优于中和沉淀法，并且出水率好，泥浆含水率低。但硫化物沉淀法的主要缺点在于处理成本较高，处理不容易造成二次污染。

4.3 离子交换法

离子交换法作为一种常见的有色金属工业废水处理方法，已经被广泛地应用于重金属废水的处理中，该方法具有处理能力大、去除效率高以及反应速度快等优点。离子交换法的工作机理是：通过使用天然的或者人工合成的固态离子交换树脂，使其能够和废水中的金属阳离子进行交换，进而实现去除重金属的目的。作为一种较为普遍的有色金属工业废水处理方法，离子交换法的阳离子交换剂也有很多，最为常见的当属含磺酸基的强酸型阳离子交换树脂。在应用离子交换法的时候需要注意的是，离子交换树脂在对重金属离子吸收时，吸收效果容易受到pH、温度、接触时间等因素的影响。

4.4 吸附法

吸附法也是一种常见的有色金属工业废水处理方法，该方法最大的特点就是经济实用，只要借助活性炭这一吸附材料便可实现处理的目标。但是，随着科学技术的不断进步，新的吸附材料也不断涌现，碳纳米管是目前比较新的吸附材料，能够有效地去除有色金属离子中的铅、镉、铜等金属元素。活性炭与碳纳米管相比，主要优势在于成本更好，废水处理成本也相对更好。此外，生物吸附也是一种新工艺，同样也可以作为吸附法的材料。

4.5 生物法

生物法指的是微生物在其正常的新陈代谢过程中将废水中的化合物或者重金属吸附，最终随着生物膜的脱落除去污染物的方法。现阶段，在处理重金属废水过程中，生物法的应用主要表现在生物吸附、生物絮凝法两个方面。生物吸附法所需的吸附材料主要有3种：非生物材料、藻类生物、微生物。非生物材料如树皮、虾、蟹壳等，微生物如细菌、真菌、酵母等。生物絮凝法指的是微生物在新陈代谢期间产生的一种由微生物本身组成的高分子絮凝剂，将污水中的重金属絮凝沉淀去除的方法。随着生物法在有色金属工业废水处理中的逐渐应用，其前景非常广泛。

5 结 语

基于有色金属工业废水污染特征的认识，有必要采取有效的措施来处理工业废水，有色金属工业废水的处理方法有中和沉淀法、硫化物沉淀法、离子交换法、吸附法、生物法、膜分离技术等，有色金属企业在废水处理过程中要具体情况具体分析，根据自身的实际情况选取废水处理方法，进而控制工业废水污染，提升企业的经济效益和生态效益，最终促进有色金属工业的快速发展。

[1] 李刚. 我国有色金属工业经济环境协调性评价研究[D]. 北京：北京工业大学, 2012.

[2] 孙家乐. 有色金属工业的重金属废水处理[C]//中国水污染防治技术装备论文集(第四期), 1998.

[3] 汪启年, 王璠, 高小娟. 我国电解金属锰废水处理技术研究进展[J]. 中国锰业, 2016, 34(2): 10-14.

[4] 黄远东, 刘泽宇, 许璇. 中国有色金属行业的环境污染及其处理技术[J]. 中国锰业, 2015, 33(3): 67-72.

[5] 颜瑜光. 有色金属冶炼废水的相关问题分析[J]. 化工管理, 2016(17): 273-275.

Pollution Characteristics of Wastewater from Nonferrous Metals Industry in China

ZHENG Xiaoming1,2, ZHANG Shouwei2

(1.JilinUniversity,Changchun,Jilin130021,China; 2.ShandongZhengyuanGeophysicalInformationTechnologyCo.Ltd.,Jinan,Shandong250101,China)

In this paper, the author combines the current situation of the development of nonferrous metals industry to elaborate the emission sources and hazards of nonferrous metal industrial wastewater. He analyzes the characteristics of nonferrous metal industry wastewater pollution with the characteristics of nonferrous metal smelting wastewater. At last, this paper puts forward some suggestions on how to deal with non-ferrous metal processing industrial wastewater.

Nonferrous Metals; Industrial wastewater; Pollution characteristics

2017-04-07

郑晓明(1975-)，男，山东济南人，注册测绘师，环境监理工程师，研究方向：城市地下管线污染源调查方法与处理技术，手机：13943036197，E-mail：13608928620@163.com.

X758

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.03.040